Verwendung von Alkansulfonaten als Viskositätsregler für hochviskose Aniontensid-Konzentrate

Abstract

 Als Viskositätsregler für wäßrige hochkonzentrierte technische Aniontensid-Konzentrate, insbesondere für a-Sulfofettsäureestersalz-Konzentrate, die wenigstens 30 Gewichtsprozent a-Sulfofettsäureestersalz enthalten, werden Alkalimetallalkansulfonate mit einer mittleren Kohlenstoffzahl von 11 bis 21 als Viskositätsregler verwendet. Dabei werden die Viskositätsregier in Mengen von 0,5 bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf den Tensidgehalt, eingesetzt, so daß die Konzentrate bei 40°C eine Viskosität von höchstens 10 000 mPas aufweisen.

Beschreibung

[0001] Bei der Herstellung von pulverförmigen oder körnigen Wasch- und Reinigungsmitteln nach dem im großtechnischen Maßstab gebräuchlichen Heißsprühverfahren geht man von wäßrigen Aufschlämmungen ("Slurries") aus, die einen großen Teil der Waschmittelbestandteile oder auch alle Waschmittelbestandteile enthalten. Unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten ist es wichtig, daß diese Aufschlämmungen möglichst reich an Waschmittelbestandteilen und möglichst arm an flüssigen Ballaststoffen sind. Man verwendet daher zum Ansetzen der Slurries die geringstmögliche Wassermenge. Der Konzentrierung sind aber Grenzen gesetzt durch die höchstmögliche Viskosität, bei der die Slurries gerade noch verarbeitet werden können.

[0002] Ein wesentlicher Bestandteil der meisten Wasch- und Reinigungsmittel sind anionische Tenside, die bei der Herstellung der Waschmittel-Slurries meist als pastenförmige Konzentrate in Form ihrer Alkalimetall- oder Ammoniumsalze eingesetzt werden. Der Tensidgehalt der technischen Konzentrate liegt z.B. im Fall der α-sul- fotalgfettsäuremethylester-Natriumsalze bei ca. 30 Gew.-%. Pasten mit höherem Tensidgehalt lassen sich praktisch nur noch unter großen Schwierigkeiten oder überhaupt nicht mehr verarbeiten. Eine Besonderheit im rheologischen Verhalten dieser Aniontensid-Konzentrate besteht darin, daß sie auf die Zugabe von Wasser nicht mit einer Viskositätsverminderung, sondern zunächst mit einer Verdickung zu einem gelartigen Zustand reagieren, woraus für den Verarbeiter weitere Probleme erwachsen, beispielsweise dadurch, daß sich Ventile und Rohrleitungen verstopfen oder daß sich gebildete Gelklumpen erst nach mechanischer Zerkleinerung wieder in Lösung bringen lassen.

[0003] Zur Lösung dieser Probleme sind bereits verschiedene Vorschläge bekannt geworden. So beschreibt beispielsweise die DE-OS 22 51 405 die Salze bestimmter Carbonsäuren, insbesondere Salze von Hydroxycarbonsäuren als Viskositätsregulatoren. Nach der Lehre der DE-OS 23 05 554 sind sulfonierte aromatische Verbindungen für diesen Zweck geeignet. Die DE-OS 23 26 006 nennt Sulfate oder Sulfonate von aliphatischen, gegebenenfalls substituierten Kohlenwasserstoffen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen als Viskositätsregulatoren. Auch der Zusatz von niederen Alkoholen wird als Möglichkeit zur Viskositätsver_- minderung in den genannten Druckschriften aufgeführt. Ferner wird der Zusatz der altbekannten Hydrotrope wie z.B. Cumolsulfonat, oder von sauren Phosphorsäureestern (DE-AS 16 17 160), mehrwertigen Alkoholen, bestimmten Carbonsäuren und/oder Estern dieser Verbindungen beschrieben (EP-OS 8 060). Die Verwendung von Sulfaten bestimmter Polyalkylenetherglykole zur Verbesserung des Fließverhaltens von Aniontensid-Konzentration ist aus der EP-OS 24 711 bekannt.

[0004] Von den in der Literatur genannten Zusätzen wirken manche nicht bei allen Tensidkonzentraten, andere müssen in hohen Konzentrationen eingesetzt werden, und wieder andere, wie beispielsweise niedere Alkanole, erniedrigen den Flammpunkt der Konzentrate.

[0005] Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Substanzen zur Verbesserung des Fließverhaltens von wäßrigen technischen Aniontensid-Konzentraten, insbesondere von α-Sulfofettsäureestersalz-Konzentraten bereitzustellen, so daß diese Konzentrate auch in höheren Konzentrationen als bisher verarbeitbar sind oder daß bei gleicher, noch für eine Verarbeitung geeigneten Viskosität, Konzentrate mit höherem Feststoffgehalt eingesetzt werden können. Auf der anderen Seite sollte auch erreicht werden, daß hochkonzentrierte Aniontensid-Konzentrate, insbesondere oC-Sulfofettsäureestersalz-Konzentrate beim Verdünnen mit Wasser keinen Anstieg ihrer Viskosität durchlaufen.

[0006] Die Lösung der Aufgabe besteht in der Verwendung von Alkalimetallalkansulfonaten mit einer mittleren Kohlenstoffzahl von 11 bis 21 als Viskositätsregler für wäßrige hochkonzentrierte technische Aniontensid-Konzentrate, insbesondere für CC-Sulfofettsäureestersalz-Konzentrate, die wenigstens 30 _Gew.-% α-Sulfofettsäureestersalz enthalten. Dabei setzt man die Viskositätsregler in Mengen von 0,5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf den Tensidgehalt, ein, so daß die Konzentrate bei 40⁰C eine Viskosität von höchstens 10 000 mPas aufweisen.

[0007] Bei den erfindungsgemäß als Viskositätsregler eingesetzten Alkalimetallalkansulfonaten handelt es sich um bekannte, in Wasser leicht lösliche Stoffe, die wegen ihres guten Netz-, Schaum- und Waschvermögens seit langem als Wasserhärte-unempfindliche Waschrohstoffe Verwendung finden. Diese Substanzen werden in der Regel durch Sulfochlorierung von n-Paraffinen entsprechender Kohlenstoffzahl und nachfolgende Verseifung der entstandenen Alkansulfochloride mit Alkalimetallhydroxiden hergestellt. Im Rahmen der Erfindung sind insbesondere die Natriumalkansulfonate von Interesse.

[0008] Die genannten Alkansulfonate bestehen überwiegend aus Salzen von Alkanmonosulfonsäuren, daneben sind Anteile (etwa 15 bis 50 Gew.-% der Waschaktivsubstanz) an Di-und Polysulfonaten vorhanden. Der Monosulfonatanteil besteht seinerseits hauptsächlich aus sekundären Alkansulfonaten, deren Sulfonatgruppen in willkürlicher Verteilung an die einzelnen Kohlenstoffatome der Alkankette gebunden sind. Die derzeit handelsüblichen Alkansulfonate werden aus relativ engen n-Paraffinschnitten gewonnen, beispielsweise aus Fraktionen mit einer durchschnittlichen Kettenlänge von 13, 15 und 20 bis 21 Kohlenstoffatomen. Die zur Verwendung kommenden Alkansulfonate sind nach Verfahren hergestellt, die eine Chlorierung der Kohlenstoffkette weitgehend ausschließt. Entsprechende Handelsprodukte stehen in Form von konzentrierten Lösungen, Pasten und festen Produkten für die erfindungsgemäße Verwendung zur Verfügung. Die genannten Produkte können einzeln oder auch im Gemisch als Viskositätsregler eingesetzt werden. Kombinationen von Alkansulfonaten mit mittleren Kettenlängen von 13, 15 und 20 bis 21 Kohlenstoffatomen kann besondere Bedeutung zukommen.

[0009] Die Viskositätsregulierung ist bei Konzentraten von α-Sulfofettsäureestersalzen ein besonderes Problem, da bereits Konzentrate mit mehr als etwa 30 Gew.-% Tensidgehalt nicht mehr gut verarbeitbar sind. Würde das Viskositätsproblem nicht bestehen, wäre es technisch möglich, Tensidkonzentrate mit bis zu ca. 80 Gew.-% Tensidgehalt herzustellen. Die Viskositätsverminderung von α-Sulfofettsäureestersalz-Konzentraten ist daher ein besonderes Ziel der vorliegenden Erfindung.

[0010] Die oC-Sulfofettsäureestersalz-Konzentrate, deren Viskosität durch die erfindungsgemäße Verwendung von Alkansulfonaten vermindert werden kann, leiten sich von Fettsäuren mit 10 bis 20, vorzugsweise 12 bis 18 Kohlenstoffatomen und von aliphatischen Alkoholen mit 1 bis 10, vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatomen im Molekül ab. Die Einführung der Sulfogruppe erfolgt entweder durch Sulfonierung der Fettsäuren und anschließende Veresterung der Carboxylgruppe mit Alkohol oder durch Sulfonierung eines entsprechenden Fettsäureesters. Nach beiden Verfahren entstehen Ester von Sulfofettsäuren, die die Sulfofettsäuregruppe in α-Stellung enthalten. Die oC-Sulfofettsäureestersalze liegen vorzugsweise als Alkalimetall- und/oder Ammoniumsalze, insbesondere als Natriumsalze vor. Die Salze werden durch Neutralisation der sauren Ester mit den entsprechenden Basen hergestellt.

[0011] Besonders geeignete oC-Sulfofettsäureestersalze leiten sich vom Ethyl- und insbesondere vom Methylester der hydrierten Talgfettsäure ab, wobei die Säurekomponente der Fettsäureester im wesentlichen aus gesättigten C₁₆-und C₁₈-Fettsäuren besteht.

[0012] Durch die erfindungsgemäße Verwendung von Alkansulfonaten wird eine wesentliche Verbesserung des Fließverhaltens von wäßrigen Aniontensid-Konzentraten, insbesondere von OC-Sulfofettsäureestersalz-Konzentraten, über den ganzen, für die Verarbeitung solcher Konzentrate in Betracht kommenden Temperaturbereich erzielt. Der Zusatz der vorstehend definierten Alkansulfonate bewirkt einerseits, daß die Viskosität der Tensidkonzentrate stark herabgesetzt wird. Darüberhinaus wird das insbesondere bei langkettigen CC-Sulfofettsäureestersalzen in Abwesenheit von Viskositätsreglern zu beobachtende "Aushärten" der frisch hergestellten Konzentrate zu festen, technisch kaum noch handhabbaren Massen beim Abkühlen auf und Stehenlassen bei Normaltemperatur vollkommen vermieden. In den mit den erfindungsgemäß zu verwendenden Alkansulfonaten versetzten Tensid-Konzentraten wird die für das Festwerden der Gemische verantwortliche Gerüstbildung verhindert; diese TensidKonzentrate stellen auch bei Normaltemperatur fließ- und pumpfähige Pasten dar.

B e i s p i e l e

Beispiele I bis 4

[0013] Verschiedene Proben eines im großtechnischen Maßstab hergestellten Konzentrats des Natriumsalzes eines α-Sulfo-C₁₆/C₁₈-fettsäuremethylesters (mit ca. 60 Gew.-% Palmitinsäure und 40 Gew.-% Stearinsäure in dem als Ausgangsmaterial verwendeten Fettsäuremethylester) mit ca. 33 Gew.-% Waschaktivsubstanz wurden unterschiedliche Anteile

- eines Natriumalkansulfonats der durchschnittlichen Kettenlänge C₁₅, mit einem mittleren Molekulargewicht von ca. 330, in Form einer 68 gewichtsprozentigen wäßrigen Lösung, in der der Di- und Polysulfonatanteil ca. 15 Gewichtsprozent der Waschaktivsubstanz ausmachte (Sulfonat A) und

- eines Natriumalkansulfonats der durchschnittlichen Kettenlänge C_20-21' mit einem mittleren Molekulargewicht von ca. 400, in Form einer 65 gewichtsprozentigen wäßrigen Lösung, in der der Di- und Polysulfonatanteil ca. 42 bis 50 Gewichtsprozent der Waschaktivsubstanz ausmachte (Sulfonat B)

zugesetzt und die Viskosität der Proben bei 40°C mit Hilfe eines Viskosimeters nach Höppler bestimmt. Die dabei gefundenen Meßergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle wiedergegeben.

[0014] Bei höher konzentrierten Tensidlösungen kann der Zusatz an Viskositätsregler erhöht werden, um die gewünschte Viskositätsverminderung zu erreichen. Im übrigen nimmt die mit einer bestimmten Viskositätsreglermenge erzielte Verminderung mit steigender Temperatur zu. Eine Erhöhung der Arbeitstemperatur ist aber - schon aus Gründen des höheren Energieaufwandes - im allgemeinen nicht angebracht.

Beispiele 5 bis 8

[0015] Verschiedenen Proben eines im großtechnischen Maßstab hergestellten Konzentrats des Natriumsalzes eines α-Sulfo-C₁₆/C₁₈-fettsäuremethylesters (mit ca. 50 Gew.-% Palmitinsäure und ca. 50 Gew.-% Stearinsäure in dem als Ausgangsmaterial eingesetzten Fettsäuremethylester) mit ca. 31 Gew.-% Waschaktivsubstanz wurden unterschiedliche Mengen der in den Beispielen 1 bis 4 als Sulfonat A und Sulfonat B beschriebenen Natriumalkansulfonate zugesetzt und die Viskosität der Proben bei 40⁰C mittels eines Höppler-Viskosimeters bestimmt. Die dabei gefundenen Meßergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle II wiedergegeben.

[0016] Die Probe aus Beispiel 6 wurde 7 Tage lang bei Raumtemperatur gelagert. Danach wurde bei 23°C eine Viskosität von 3 220 mPas gemessen.

Beispiele 9 bis 12

[0017] Verschiedenen Proben eines im großtechnischen Maßstab hergestellten Konzentrats des Natriumsalzes eines α-Sulfo-C₁₆/C₁₈-fettsäuremethylesters (mit ca. 30 Gew.-% Palmitinsäure und ca. 70 Gew.-% Stearinsäure in dem als Ausgangsmaterial eingesetzten Fettsäuremethylester) mit ca. 29 Gew.-% Waschaktivsubstanz wurden mit unterschiedlichen Mengen der in den Beispielen 1 bis 4 als Sulfonat A und Sulfonat B beschriebenen Natriumalkansulfonate zugesetzt und die Viskosität der Proben bei 40°C mittels eines Höppler-Viskosimeters bestimmt. Die dabei gefundenen Meßergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle III wiedergegeben.

Beispiele 13 bis 20

[0018] Verschiedenen Proben eines im großtechnischen Maßstab hergestellten Konzentrats des Natriumsalzes eines α-Sulfo-C₁₆/C₁₈-fettsäuremethylesters (mit ca. 30 Gewichtsprozent Palmitinsäure und 70 Gewichtsprozent Stearinsäure in dem als Ausgangsmaterial eingesetzten Fettsäuremethylester) mit ca. 33 Gewichtsprozent Waschaktivsubstanz wurden unterschiedliche Mengen der in den Beispielen 1 bis 4 als Sulfonat A und Sulfonat B beschriebenen Natriumalkansulfonate sowie

- eines Natriumalkansulfonats der durchschnittlichen Kettenlänge C₁₃, mit einem mittleren Molekulargewicht von ca. 350, in Form einer 68 gewichtsprozentigen wäßrigen Lösung, in der der Di-und Polysulfonatanteil ca. 15 Gewichtsprozent der Waschaktivsubstanz ausmachte (Sulfonat C)

zugesetzt und die Viskosität der Proben bei 40 °C mittels eines Höppler-Viskosimeters bestimmt. Die dabei gefundenen Meßergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle IV wiedergegeben.

[0019] 

Ansprüche

1. Verwendung von Alkalimetallalkansulfonaten mit einer mittleren Kohlenstoffzahl von 11 bis 21 als Viskositätsregler für wäßrige hochkonzentrierte technische Aniontensid-Konzentrate, insbesondere für α-Sulfofettsäureestersalz-Konzentrate, die wenigstens 30 Gew.-% α-Sulfofettsäureestersalz enthalten, wobei man die Viskositätsregler in Mengen von 0,5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf den Tensidgehalt einsetzt, so daß die Konzentrate bei 40°C eine Viskosität von höchstens 10 000 mPas aufweisen.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Natriumalkansulfonate als Viskositätsregler eingesetzt werden.

3. Verwendung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskositätsregler in Konzentraten von ^CC-Sulfotalgfettsäureethylestersalzen und insbesondere von α-Sulfotalgfettsäuremethyl- estersalzen eingesetzt werden, die als Alkalimetall- oder Ammoniumsalze vorliegen.